汽车分动器齿侧间隙调整优化技术

1、汽车分动器齿侧间隙调整优化技术    韩慧，王志礼 （合肥工业大学 机械与汽车工程学院，合肥 230009） 摘要：通过对汽车分动器主被齿轮啮合间隙的分析和研究，得出壳体调整垫片的厚度对分动器总成性能影响的实质。本文基于相对测量原理，研制出分动器壳轴承调整垫片预选系统，对测量数据进行分析以及不确定度评定。实践证明，该系统能有效选取满足配对弧齿轮装配的合适垫片，改善了生产工效和装配质量，为汽车分动器生产的关键工序提供了可靠保证。 关键词：测量；齿侧间隙；调整垫片；不确定度 中图分类号：U463.215.05 文献标识码：A The optimization

2、 technology of adjusting gear backlash on automotive transfer case LIN Ju-guang,WANG Ying-jiao,HAN Hui,WANG Zhi-li (HeFei University of Tehnology,School of Mechanical and Automotive Engineering, HeFei 230009) Abstract:This paper analyzes and researches the gear backlash of the drive and driven gears

3、 on automotive transfer case,and achieves the truth that the washer affects the performance of transfer case.Based on relative measurement,it develops washer-selecting system of bearings on the shell of transfer case,and analyzes measured data and evaluates uncertainty of the input quantity.After pr

4、actice,it proves true that the system could effectively select the corresponding washers to meet the assembly requirement of gear pairs with curved teeth,and better efficiency and assembly quality.The washer-selecting machine provides a reliable guarantee to the key production processes of transfer

5、case. Key words:measurement;gear backlash;adjusting washer;uncertainty 1 前言 汽车分动器装于多桥驱动的变速器之后，用于传递和分配动力至各驱动桥，兼作副变速器之用。S504分动器采用弧齿锥齿轮传动。论文论文参考网弧齿齿轮副侧隙是影响分动器使用寿命、传动平稳性的关键因素之一。间隙太大，齿轮箱会产生噪声、振动；反之，会加剧轮齿的磨损，出现齿轮咬死甚至断齿现象1。汽车上通常采用轴向垫片调整法来调整齿侧间隙，图1是汽车主被齿安装位置示意图，在汽车分动器总成的装配过程中，齿轮副的啮合精度是通过一系列公差带不同、表面光洁度很高的调整垫

6、片来保证的。垫片高度及平整度上的微小变化，都将对分动器的效率与寿命产生巨大影响。目前国内汽车装配线（包括外资汽车及其零部件企业在中国的一些分公司）上的分动器主被齿轮总成的装配主要是依赖工人的经验，通过手工凭感觉选取调整垫片，其生产效率低， 作者简介：林巨广（1963），男，安徽六安人，合肥工业大学机械与汽车工程学院研究员，硕士生导师，主要从事汽车传动系测控与试验技术等方面的研究。 王英娇，女，辽宁辽阳人，合肥工业大学机械与汽车工程学院，硕士研究生。 返修率高，装配质量难以保证。针对传统装配方法存在的问题，在仔细分析了S504分动器总成装配工艺的基础上，根据其工艺质量的要求，设计了壳体轴承调整垫

7、片预选机。该预选机能够准确地测出S504分动器被齿的安装尺寸、位置，从而选出保证齿轮副啮合精度的最佳调整垫片值。 2 系统设计思想 由S504分动器总成结构分析可知，分动器壳轴承调整垫片的作用是：保证从动齿轮安装中心距，调整齿侧啮合间隙。依其结构形式（图2），建立如下所示的尺寸链： 调整垫片厚度 其中 A1：分动器壳与分动器盖的结合面到分动器壳被齿轴被齿端轴承轴向定位面的距离； A2：分动器壳与分动器盖的结合面到主齿轴轴线的距离； A3：被齿齿背到被齿端轴承外圈端面的距离，即轴承总高； 52.3（单位：mm）：从动齿轮理论安装距。 在整个尺寸链中，调整垫片为补偿环。装配时，滚动轴承处于预紧状态

8、，调整主、被齿轮的轴向位置，使接触斑点达到装配要求2。因而，在分动器壳内垫上适当厚度的垫片，对保证整个分动器的性能具有至关重要的作用。 根据分动器被齿装配的工艺要求，结合被测件的具体结构，采用相对测量方法(如图3)，即用高精度位移传感器对物体A（标定件）进行测量，读出传感器的压缩量 ；对物体B（被测件）进行测量，读出传感器的压缩量 ，两次测量的压缩量之差 ，从而得出被测工件高度 ，其中 由高精度测量仪器测出3。此种测量方法具有量程小，测量精度高，零位可调，受环境温度变化影响小等优点。 3 系统构建与评析 3.1 系统构建与测量功能实现 本测量系统采用计算机动态测控技术，对测量过程中的各种状态进

9、行实时数据采集、处理，并通过执行机构（如气缸等）对整个过程进行控制，以实现测量、选垫，其系统结构如图4所示。 测量方法如下： （1）将被装配的分动器壳体对位放置于专用夹具上，采用一对回转夹紧气缸 分别夹住分动器壳体的两外延小凸台，使得分动器壳接合面完美贴紧测量平台，由位移传感器测出 、 ，从而计算出 。 （2）通过 （其中 串联，以实现双行程功能）气缸控制V型摆架反复行走两次，由位移传感器测出 以及最小压缩量 与 ，由式 计算出A2值。 （3）通过 回转夹紧气缸夹紧标定轴承，控制 气缸，使压头下落，对标定轴承进行标定，记下标定值 ；取下标定轴承，换上前工序传来的压装好分动器轴承的被动齿轮，进行

10、测量，获得测量值 ，从而得到 。 （4）通过上述测量，即可得到分动器壳轴承调整垫片厚度 ，其中 为通过三坐标测量机测出的精密数据。 （5）根据数据处理结果给出最佳的垫片组合方式,并用灯箱显示系统显示垫片所在位置；与之配套的垫片复测机构（由气缸 控制）对所选垫片的厚度进行复测，保证选出的垫片完全符合装配要求。 3.2 测量数据分析 将S504分动器装配线上的前一工序装配好的部件置于工作台上，并将压过轴承内圈的被齿上线，按规程操作分动器壳轴承调整垫片预选系统，进行测量、选垫。测量结果记录如下： 表格 1 同一产品（多次测量） 单位：mm 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实际测得垫片

11、厚度 1.803 1.802 1.796 1.794 1.801 1.803 1.799 1.795 1.796 1.799 表格 2 不同产品 单位：mm 产品编号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 实际测得垫片厚度 2.031 2.124 1.845 1.962 1.976 2.268 2.267 2.768 2.524 1.569 由表格1可知，实测垫片平均厚度为1.799mm，重复精度可以达到 级。 由表格2可知，对于不同的分动器，其壳轴承调整垫片厚度亦不相同，主要是由铸造壳体时产生的尺寸误差、加工被齿时产生的尺寸误差以及轴承尺寸精度等引起的。 3.3 测量结

12、果的不确定度评定4 输入量的标准不确定度来源主要是偏移和线性引起的标准不确定度分量 ；重复性引起的不确定度分量 ；稳定性引起的不确定度分量 ，以上可采用B类方法进行评定。 （1）偏移和线性引起的不确定度分量 的评定 本测量系统引起偏移和线性不确定度的主要因素为位移传感器测量误差引起的标准不确定度（包括传感器本身的特性以及其是否被正确校准）。 本系统采用中原量仪厂的电感位移传感器，其技术指标给出的测量精度为 ，估计其测量误差在此区间为均匀分布，且有较高的置信概率，区间半宽为 ，包含因子 ，则 因此，为了减小偏移误差，降低它引起的不确定度，就可以从上述原因着手，来对测量系统进行误差修正和精度保证。

13、 （2）重复性引起的不确定度分量 的评定 重复性引起的不确定度分量 （3）稳定性引起的不确定度分量 的评定 对测量系统进行为期12个小时的观测，发现其漂移几乎为0。由于分辨力的原因，对于更细微的变化系统无法测出，因此存在舍入误差。根据误差舍入原则，我们取稳定性误差为 。取均匀分布，得稳定性引起的不确定度分量为 综上可知，系统合成标准不确定度为 这样，我们就根据测量系统精度指标的分析，对分动器壳轴承调整垫片预选系统进行了不确定度评定。 设自动选出的调整垫圈值为1.799mm，可表示为 ；括号内按标准差给出，与前面结果有相同计量单位。 4 总结 汽车分动器是多桥驱动车动力传动中的重要部件，合理的齿轮啮合间隙是其优良性能的重要保证。本文基于合肥工业大学汽车装备工程技术研究所承担的项目“汽车分动器总成装配技术”研制了分动器壳轴承调整垫片预选机，设备投产后，分动器的装配效率达到1件/3min，经检测，主从齿轮侧隙基本在0.09-0.11mm之间，符合产品在总成状态下的技术要求，重装率低于10。实践证明，该设备能准确地选出保证汽车分动器主被齿啮合精度的调整垫片，使生产工效和装配质量都得到很大改善，从而大大提高了分动器总成的质量和可靠性。 参考文献 张燕飞等弧齿锥齿